KR20230027647A - Non-clean flux composition and soldering process using thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 인쇄 공정 중 세척 공정 없이 사용할 수 있는 무세척 플럭스 조성물과 이를 이용한 솔더링 공정에 관한 것이다.The present invention relates to a no-clean flux composition that can be used without a cleaning process during a printing process and a soldering process using the same.
각종 전자제품 및 모바일 기기에 사용되고 있는 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array; BGA), 플립 칩 볼 그리드 어레이(Flip Chip Ball Grid Array; FCBGA), 실리콘 관통전극(Through Silicon Via; TSV) 패키지 기술은 반도체 처리용량 및 속도가 증가함에 따라 경량화, 박막화, 고집적화를 위해 수요가 증가하고 있다. 이러한 BGA, FCBGA 및 TSV 패키지 기술은 와이어 본딩(Wire bonding)이 아닌 솔더(Solder) 접착을 통하여 신호이동거리 및 전력소모를 최소화하고 패키지 공간을 극대화 시킬 수 있는 장점이 있어, 매년 그 수요가 증가하고 있으며 이에 따라 솔더 볼(Solder ball) 및 솔더 범핑(Solder bumping)을 위한 플럭스 소재 수요도 함께 증가하고 있다.Ball Grid Array (BGA), Flip Chip Ball Grid Array (FCBGA), and Through Silicon Via (TSV) package technologies used in various electronic products and mobile devices are semiconductor processing As capacity and speed increase, demand for light weight, thin film, and high integration is increasing. These BGA, FCBGA, and TSV package technologies have the advantage of minimizing the signal travel distance and power consumption and maximizing the package space through solder bonding rather than wire bonding, and the demand for them is increasing every year. Accordingly, demand for “flux” materials for “solder” balls and “solder” bumping is also increasing.
이때, 플럭스(Flux)는 솔더 볼이나 범프의 산화막을 안정적으로 제거하고 기판에 솔더 볼을 접합하거나, 웨이퍼 상에 솔더 볼을 형성시키는 역할을 하는 핵심 소재이나 대부분 수입에 의존하고 있다.At this time, “flux” is a key material that stably removes the oxide film of “solder” balls or bumps, bonds “solder” balls to a substrate, or forms “solder” balls on a wafer, but most of them depend on imports.
전형적인 플립 칩 시스템의 어셈블리는 (1) 플립 칩 본딩 및 (2) 캡슐화 또는 언더필 공정을 필요로 한다. 먼저, 플립 칩 본딩 공정에서는 플럭스를 이용하여 범프된 다이(Die)가 기판 상의 본딩 패드에 정렬 및 부착된다. 이후, 솔더가 용해되어 본드 패드와의 금속 결합을 형성하도록 모듈이 가열된다(리플로우 공정). 이러한 플립 칩 본딩 공정 후 캡슐화 또는 언더필 공정에 앞서 상기 공정에서 사용된 플럭스 잔유물이 세정된다.Assembly of a typical flip chip system requires (1) flip chip bonding and (2) an encapsulation or underfill process. First, in the flip chip bonding process, bumped dies are aligned and attached to bonding pads on a substrate using flux. Then, the module is heated to melt the solder and form a metallic bond with the bond pads (reflow process). After this flip chip bonding process, prior to the encapsulation or underfill process, the flux residues used in the process are cleaned.
그러나, 이러한 플럭스 잔여물을 세정하는 데에 필요한 용제 물질은 전형적으로 매우 가연성이고 위험한 물질로 일부는 발암성이기 때문에, 세정에 상당히 전문화된 장비를 필요로 하여 세정 단계에 많은 비용을 필요로 한다. 따라서, 세척 공정 없이도 사용할 수 있는 무세척 플럭스 조성물의 필요성이 점차 증가하고 있다.However, the flux materials required to clean these "flux" residues are typically very flammable and hazardous, and some are carcinogenic, requiring highly specialized equipment for cleaning, making the cleaning step costly. Therefore, the need for a no-clean flux composition that can be used without a washing process is gradually increasing.
본 발명은 솔더링 공정 후 잔사율이 낮아 세척 공정이 불필요한 무세척 플럭스 조성물, 이를 이용한 세척 공정이 생략된 솔더링 공정을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a no-clean flux composition that does not require a cleaning process due to low residue after a soldering process, and a soldering process that does not require a cleaning process using the same.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 분자 내 복수 개의 하이드록시기를 포함하고 끓는 점이 150 ℃ 내지 200 ℃인 용매; 숙신산, 아디픽산, 프로피온산, 스테아릭산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 산 화합물; 친수성 왁스; 및 점도 유지를 위한 아민계 점도 안정제와 레진을 포함하여, 솔더링 후 세척 공정 없이도 잔사율이 30% 이하로 나타나는, 무세척 플럭스 조성물이 제공된다.According to one embodiment of the present invention, a solvent containing a plurality of hydroxy groups in a molecule and having a boiling point of 150 ° C to 200 ° C; at least one acid compound selected from the group consisting of succinic acid, adipic acid, propionic acid, and stearic acid; hydrophilic wax; and an amine-based viscosity stabilizer and a resin for maintaining viscosity, and a no-clean flux composition having a residual rate of 30% or less without a cleaning process after soldering is provided.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 용매는 글라이콜류(glycol) 용매, 지방산 에스테르 및 소르비톨계(sorbitol) 용매를 포함하는, 무세척 플럭스 조성물이 제공된다.According to one embodiment of the present invention, a no-clean flux composition is provided wherein the solvent includes a glycol solvent, a fatty acid ester, and a sorbitol solvent.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 용매는 무세척 플럭스 조성물 전체 중량 100 중량부 대비 40 중량부 내지 50 중량부의 비율로 포함되는, 무세척 플럭스 조성물이 제공된다.According to one embodiment of the present invention, a no-clean flux composition is provided in which the solvent is included in a ratio of 40 parts by weight to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the no-clean flux composition.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 산 화합물은 무세척 플럭스 조성물 전체 중량 100 중량부 대비 10 중량부 내지 20 중량부 비율로 포함되고, 상기 친수성 왁스는 무세척 플럭스 조성물 전체 중량 100 중량부 대비 10 중량부 내지 15 중량부 비율로 포함되는, 무세척 플럭스 조성물이 제공된다.According to one embodiment of the present invention, the acid compound is included in an amount of 10 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the no-clean flux composition, and the hydrophilic wax is contained in an amount of 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the no-clean flux composition. A no-clean flux composition is provided, comprised in a proportion of from parts by weight to 15 parts by weight.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판 상에 무세척 플럭스 조성물을 도포하는 제1 단계; 도포된 상기 무세척 플럭스 조성물을 가열하는 제2 단계를 포함하는, 솔더링 공정이고, 상기 솔더링 공정은 도포된 상기 무세척 플럭스 조성물의 세척 없이 수행되고, 상기 무세척 플럭스 조성물은 분자 내 복수 개의 하이드록시기를 포함하고 끓는 점이 150 ℃ 내지 200 ℃인 용매; 숙신산, 아디픽산, 프로피온산, 스테아릭산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 산 화합물; 친수성 왁스; 및 점도 유지를 위한 아민계 점도 안정제와 레진을 포함하여, 솔더링 후 세척 공정 없이도 잔사율이 30% 이하로 나타나는, 솔더링 공정이 제공된다.According to one embodiment of the present invention, a first step of applying a no-clean flux composition on a substrate; A soldering process comprising a second step of heating the applied no-clean flux composition, wherein the soldering process is performed without washing the applied no-clean flux composition, wherein the no-clean flux composition contains a plurality of hydroxyl compounds in a molecule a solvent containing a group and having a boiling point of 150° C. to 200° C.; at least one acid compound selected from the group consisting of succinic acid, adipic acid, propionic acid, and stearic acid; hydrophilic wax; and an amine-based viscosity stabilizer and a resin for maintaining viscosity, and a soldering process in which a residual rate is 30% or less without a cleaning process after soldering.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 용매는 글라이콜류(glycol) 용매, 지방산 에스테르 및 소르비톨계(sorbitol) 용매를 포함하는, 솔더링 공정이 제공된다.According to one embodiment of the present invention, a soldering process is provided wherein the solvent includes a glycol solvent, a fatty acid ester, and a sorbitol solvent.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 용매는 무세척 플럭스 조성물 전체 중량 100 중량부 대비 40 중량부 내지 50 중량부의 비율로 포함되는, 솔더링 공정이 제공된다.According to one embodiment of the present invention, a soldering process is provided in which the solvent is included in an amount of 40 parts by weight to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the no-clean flux composition.
본 발명의 일 실시예에 따른 무세척 플럭스 조성물은 특유의 조성을 포함하여, 솔더링 공정 시 잔사율이 낮고 이에 따라 세척 공정이 불필요하다는 장점이 있다. 따라서, 세척 공정에 필요한 용기 용매 사용 등을 생략할 수 있다.The no-clean flux composition according to an embodiment of the present invention includes a unique composition, has a low residue rate during the soldering process, and thus has the advantage of requiring no cleaning process. Therefore, it is possible to omit the use of a container solvent required for the washing process.
도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무세척 플럭스 조성물의 리플로우 공정 전후를 나타낸 것이다.
도 3과 도 4는 비교예에 따른 플럭스 조성물의 리플로우 공정 전후를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무세척 플럭스 조성물의 보이드 시혐 평가 결과이다.1 and 2 show before and after the reflow process of the no-clean flux composition according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 show before and after the reflow process of the flux composition according to the comparative example.
5 is a void test evaluation result of a no-clean flux composition according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention may have various changes and various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, it should be understood that this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, and includes all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 무세척 플럭스 조성물은 분자 내 복수 개의 하이드록시기를 포함하고 끓는 점이 150 ℃ 내지 200 ℃인 용매, 숙신산, 아디픽산, 프로피온산, 스테아릭산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 산 화합물, 친수성 왁스 및 점도 유지를 위한 아민계 점도 안정제와 레진을 포함하여, 솔더링 후 세척 공정 없이도 잔사율이 30% 이하로 나타나는 것이 특징이다.The no-clean flux composition according to an embodiment of the present invention contains a plurality of hydroxyl groups in the molecule and has a boiling point of 150 ℃ to 200 ℃ solvent, succinic acid, adipic acid, propionic acid, at least one acid selected from the group consisting of stearic acid It is characterized by a residue rate of less than 30% without a cleaning process after soldering, including compounds, hydrophilic wax, and amine-based viscosity stabilizers and resins to maintain viscosity.
솔더링 공정은 플럭스 조성물의 도포 및 솔더 페이스트(solder paste)의 도포를 포함할 수 있다. 플럭스 조성물은 솔더 페이스트를 기재에 도포하기에 앞서 제공되어 산화 방지, 전기 접촉 개선 및 흐름 개선 효과를 제공할 수 있다. 솔더링 공정은 일반적으로 용융된 솔더(solder)를 사용하여 모재를 녹이지 않고 두 접합금속면 사이의 틈새에 모세관 현상을 이용하여 솔더가 접합계 면에 전체적으로 퍼지게 하여 접합하는 공정을 의미한다. 솔더링은 용융된 솔더가 접합금속의 표면에 존재하는 미세 요철 및 두 금속의 계면사이로 흘러들어가 젖음(Wetting)과정을 통하여 모재 표면에 막을 형성하고, 모재와 솔더 계면에서 합금층 및 금 속간화합물이 형성되면서 접합되기 때문에 일반적으로 말하는 본딩(Bonding)과는 다르다.The soldering process may include application of a flux composition and application of a solder paste. The flux composition may be provided prior to applying the solder paste to the substrate to provide oxidation prevention, electrical contact improvement and flow improvement effects. A soldering process generally refers to a process of joining by spreading solder over the joint interface using a capillary phenomenon in a gap between two joining metal surfaces without melting the base material using molten solder. In soldering, molten solder flows into the fine irregularities on the surface of the joining metal and between the interfaces between the two metals to form a film on the surface of the base metal through a wetting process, and an alloy layer and intermetallic compound are formed at the interface between the base metal and the solder. It is different from the commonly used bonding because it is connected while being bonded.
상술한 솔더링 공정은 솔더 페이스트 제공에 앞서 수행되는 플럭스 조성물의 도포 및 리플로우(가열 경화) 공정을 포함하는 의미일 수 있다.The above-described soldering process may include a process of applying a flux composition and reflow (hardening by heating) performed prior to supplying the solder paste.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판 상에 무세척 플럭스 조성물을 도포하는 제1 단계; 도포된 상기 무세척 플럭스 조성물을 가열하는 제2 단계를 포함하는, 솔더링 공정이고, 상기 솔더링 공정은 도포된 상기 무세척 플럭스 조성물의 세척 없이 수행되고, 상기 무세척 플럭스 조성물은 분자 내 복수 개의 하이드록시기를 포함하고 끓는 점이 150 ℃ 내지 200 ℃인 용매; 숙신산, 아디픽산, 프로피온산, 스테아릭산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 산 화합물; 친수성 왁스; 및 점도 유지를 위한 아민계 점도 안정제와 레진을 포함하여, 솔더링 후 세척 공정 없이도 잔사율이 30% 이하로 나타나는, 솔더링 공정이 제공된다.According to one embodiment of the present invention, a first step of applying a no-clean flux composition on a substrate; A soldering process comprising a second step of heating the applied no-clean flux composition, wherein the soldering process is performed without washing the applied no-clean flux composition, wherein the no-clean flux composition contains a plurality of hydroxyl compounds in a molecule a solvent containing a group and having a boiling point of 150° C. to 200° C.; at least one acid compound selected from the group consisting of succinic acid, adipic acid, propionic acid, and stearic acid; hydrophilic wax; and an amine-based viscosity stabilizer and a resin for maintaining viscosity, and a soldering process in which a residual rate is 30% or less without a cleaning process after soldering.
솔더링 공정에서는 상술한 무세척 플럭스 조성물의 도포(제1 단계) 및 가열(리플로우, 제2 단계) 수행 후에는 이어서 솔더 페이스트를 제공하는 공정이 수행될 수 있다.In the soldering process, after applying the above-described no-clean flux composition (first step) and heating (reflow, second step), a process of providing a solder paste may be performed.
제1 단계의 도포는 일반적인 방법으로 수행될 수 있다. 도포를 수행하기 위하여 잉크젯, 스크린 인쇄 등 다양한 방법이 이용될 수 있다. 제1 단계의 도포는 기재에 선택적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 솔더 페이스트가 제공되고 전기적 연결을 제공하기 위한 영역에만 선택적으로 플럭스 조성물 도포가 수행될 수 있다.The application of the first step can be carried out in a general manner. Various methods such as inkjet and screen printing may be used to perform the application. The application of the first step may optionally be performed on the substrate. For example, the application of the flux composition may be selectively performed only in regions where solder paste is provided and electrical connections are provided.
제2 단계의 가열은 리플로우 공정을 의미할 수 있다. 리플로우 공정은 플럭스 조성물 내에 포함된 활성제(산 화합물)를 활성시키고 불순물인 산화물을 제거하기 위해 수행될 수 있다. 가열은 약 200 ℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상술한 온도 범위에서 플럭스 조성물에 포함된 불필요한 물질은 휘발되어 제거되고, 활성제는 반응 활성되어 산화물 등을 제거할 수 있다.Heating in the second step may mean a reflow process. The reflow process may be performed to activate an activator (acid compound) included in the flux composition and to remove an oxide as an impurity. Heating may be performed at a temperature of about 200 °C. In the above-described temperature range, unnecessary substances included in the flux composition are volatilized and removed, and the activator is reactively activated to remove oxides and the like.
제2 단계의 가열은 레이저를 이용한 국부적인 가열, 오븐 등에 기재를 넣고 가열하는 전반적인 가열 중 어느 방법으로도 수행할 수 있다.The heating in the second step may be performed by any method of local heating using a laser or overall heating by putting the substrate in an oven and heating it.
이하에서는 무세척 플럭스 조성물의 구성에 대하여 더 자세히 살펴보고자 한다.Hereinafter, the composition of the no-clean flux composition will be examined in more detail.
일반적으로 무세척 플럭스 조성물이라고 하면, 무기 제제와 유기 수지의 혼합물로서 전기 전도도에 영향을 미치지 않으므로 솔더링 후 표면에서 세척할 필요가 없는 플럭스 조성물을 의미한다. 그러나, 이러한 무세척 플럭스 조성물은 비록 전기 전도도에 영향을 미치지 않아 쇼트(short)를 발생시키지 않더라도 분진 등이 접착되어 솔더의 전기 전도도를 낮추거나 심하게는 화재의 원인이 될 수 있으므로 세척하는 것이 바람직하다.In general, a no-clean flux composition means a flux composition that does not need to be cleaned from the surface after soldering because it is a mixture of an inorganic agent and an organic resin and does not affect electrical conductivity. However, even though this no-clean flux composition does not affect the electrical conductivity and does not cause a short, it is preferable to wash it because dust may adhere to it to lower the electrical conductivity of the solder or even cause a fire. .
플럭스 조성물이 이렇게 표면에 불필요하게 남는 것을 잔사라고 칭한다. 구체적으로 리플로우 공정이 완료된 이후 플럭스는 응고되어 솔더 접합부 주위에 남게 되는데, 이러한 플럭스 잔사는 습기를 흡수하여 부식을 일으키거나 언더필 적용 시 젖음을 방해 하여 패키지 신뢰성을 저하시키는 문제를 야기할 수 있다. What the flux composition unnecessarily remains on the surface in this way is called a residue. Specifically, after the reflow process is completed, the flux solidifies and remains around the solder joints. These flux residues may cause corrosion by absorbing moisture or interfere with wetting when underfill is applied, resulting in a problem of deteriorating package reliability.
본원 발명에 따르면, 잔사율이 30% 이하인데, 이는 솔더를 형성하는 투입한 플럭스 조성물의 중량과 리플로우 공정 후 남은 플럭스 조성물의 중량의 비를 의미할 수 있다. 이때 플럭스 조성물이라는 용어는 전도성 물질을 불포함하는 것일 수 있다. 따라서, 전도성 물질과 플럭스 조성물을 혼합, 도포한 후 리플로우 공정을 수행하면 전도성 물질과 일부의 플럭스 조성물만 남고 나머지 불필요한 물질들은 휘발되어 제거될 수 있다.According to the present invention, the residue rate is 30% or less, which may mean the ratio of the weight of the flux composition added to form the solder and the weight of the flux composition remaining after the reflow process. In this case, the term flux composition may be one that does not include a conductive material. Therefore, when the reflow process is performed after mixing and applying the conductive material and the flux composition, only the conductive material and a part of the flux composition remain, and the remaining unnecessary materials may be volatilized and removed.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 플럭스 조성물은 세척 공정 없이 사용할 수 있다.Therefore, the flux composition according to an embodiment of the present invention can be used without a washing process.
상술한 본 발명에 따른 무세척 플럭스 조성물은 분자 내 복수 개의 하이드록시기를 포함하고 끓는 점이 150 ℃ 내지 200 ℃인 용매; 숙신산, 아디픽산, 프로피온산, 스테아릭산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 산 화합물; 친수성 왁스; 및 점도 유지를 위한 아민계 점도 안정제와 레진을 포함한다.The above-described no-clean flux composition according to the present invention includes a solvent containing a plurality of hydroxy groups in a molecule and having a boiling point of 150 ° C to 200 ° C; at least one acid compound selected from the group consisting of succinic acid, adipic acid, propionic acid, and stearic acid; hydrophilic wax; and an amine-based viscosity stabilizer and resin for maintaining viscosity.
용매는 분자 내 복수 개의 하이드록시기를 포함하는 물질이다. 용매는 플럭스 조성물에 포함된 산 화합물, 점도 안정제, 레진을 용해하고, 조성물 내에서 각 요소들이 융화될 수 있도록 한다. 용매 분자에 제공된 복수 개의 하이드록시기는 조성물에 포함된 친수성 물질들과 수소 결합 등을 형성할 수 있다. 이에 따라, 용매는 친수성 물질, 구체적으로는 산 화합물을 융화시킬 수 있다. 또한, 용매의 탄화수소 부분은 플럭스 조성물 내 소수성 물질도 안정적으로 융화될 수 있도록 한다.A solvent is a substance containing a plurality of hydroxyl groups in a molecule. The solvent dissolves the acid compound, viscosity stabilizer, and resin included in the flux composition, and allows each element to be compatible in the composition. A plurality of hydroxyl groups provided in the solvent molecule may form hydrogen bonds with hydrophilic substances included in the composition. Accordingly, the solvent is capable of compatibilizing hydrophilic substances, specifically acid compounds. In addition, the hydrocarbon portion of the solvent enables stable compatibility with hydrophobic substances in the flux composition.
용매는 끓는 점이 150 ℃ 내지 200 ℃인 물질이다. 상술한 범위의 끓는 점을 갖는 용매는 리플로우 후 휘발되며 이에 따라 잔사율이 최소화될 수 있다.The solvent is a substance with a boiling point between 150 °C and 200 °C. A solvent having a boiling point within the above range is volatilized after reflow, and thus, a residue rate may be minimized.
용매는 복수 종의 물질을 혼합하여 사용할 수 있다. 구체적으로, 글라이콜류(glycol) 용매, 지방산 에스테르 및 소르비톨계(sorbitol) 용매를 포함할 수 있다. 글라이콜류 용매와 소르비톨계 용매는 분자 내 복수 개의 하이드록시기를 포함하며 알킬 체인이 백본(backbone)으로 제공된다. 따라서, 하이드록시기에 의한 친수성 물질과의 결합, 알킬 체인에 의한 소수성 물질과의 친화성을 모두 나타낸다. 또한, 상술한 글라이콜류 용매와 소르비톨계 용매는 지방산 에스테르와 함께 사용될 수 있다. 소르비톨과 글라이콜은 끓는 점이 각각 296 ℃, 197 ℃인 물질로 친수성 물질과 소수성 물질을 융화시키는 기능은 뛰어나지만 끓는 점이 높다는 단점이 있다. 따라서, 이들 물질만 사용했을 때 원하는 수준(150 ℃ 내지 200 ℃)의 끓는 점을 갖는 용매를 제공하기 어렵다. 지방산 에스테르 화합물은 상술한 소르비톨계 용매 및 글라이콜류 용매와 잘 혼합되면서도 용매의 끓는 점을 낮출 수 있다. 지방산 에스테르 화합물, 글라이콜류 용매, 소르비톨계 용매의 혼합물을 사용함으로써, 친수성 물질과 소수성 물질을 모두 융화하면서도 리플로우 후 잔사율이 적도록 150 ℃ 내지 200 ℃의 끓는 점을 갖는 용매를 제공할 수 있다.The solvent may be used by mixing a plurality of types of substances. Specifically, glycol solvents, fatty acid esters, and sorbitol solvents may be included. Glycol solvents and sorbitol-based solvents include a plurality of hydroxyl groups in a molecule and an alkyl chain is provided as a backbone. Therefore, it exhibits both affinity with hydrophilic substances by the hydroxyl group and hydrophobic substances by the alkyl chain. In addition, the above glycol solvents and sorbitol solvents may be used together with fatty acid esters. Sorbitol and glycol are substances with boiling points of 296 ° C and 197 ° C, respectively, and have excellent functions of harmonizing hydrophilic substances and hydrophobic substances, but have a high boiling point. Therefore, it is difficult to provide a solvent having a boiling point of a desired level (150° C. to 200° C.) when only these materials are used. The fatty acid ester compound can lower the boiling point of the solvent while being well mixed with the above-described sorbitol-based solvent and glycol-based solvent. By using a mixture of a fatty acid ester compound, a glycol solvent, and a sorbitol-based solvent, it is possible to provide a solvent having a boiling point of 150° C. to 200° C. so that both hydrophilic and hydrophobic materials are compatible and the residual rate after reflow is small. there is.
산 화합물은 플럭스 조성물이 도포되고 리플로우 공정에 도입되었을 때, 플럭스 조성물을 경화시키는 기능을 수행한다. 산 화합물은 숙신산(succinic acid), 아디픽산(adipicacid), 팔미트산(palmitic acid) 테트라데칸산(tetradecanoic acid), 다이메티롤프로피온산(dimethylolpropionic acid)에서 선택된 적어도 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다.The acid compound functions to cure the flux composition when it is applied and introduced into the reflow process. The acid compound may include at least one compound selected from succinic acid, adipic acid, palmitic acid, tetradecanoic acid, and dimethylolpropionic acid.
산 화합물은 또한 플럭스 조성물에 포함된 다양한 성분들이 반응할 수 있도록 활성시키고, 나아가 금속과 같은 무기물이 플럭스 조성물에 포함된 경우 표면에 산화막(금속 산화물피막)을 제거하여 플럭스 조성물로부터 형성된 솔더가 높은 전기 전도성을 나타낼 수 있도록 한다. 산 화합물은 또한 모재 및 솔더의 산화물들을 제거하는 기능을 수행할 수 있다. The acid compound also activates various components included in the flux composition to react, and furthermore, when inorganic substances such as metals are included in the flux composition, the oxide film (metal oxide film) is removed from the surface, so that the solder formed from the flux composition has high electric power. to show conductivity. The acid compound may also function to remove oxides of the base metal and solder.
점도 안정제는 플럭스 조성물에 포함되어 점도를 확보하고, 공정에 알맞은 유동성을 갖도록 하는 물질일 수 있다. 점도 안정제는 아민계 액상 점도 안정제일 수 있다. 이들은 플럭스 조성물에 포함되어 계면 윤활 분산 및 플럭스 pH 조절 효과(부식방지) 기능을 나타낼 수 있다. 아민계 화합물로는 트리에탄올아민, 디에틸아민, 테트라아민, 디메틸아민 으로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 아민계 화합물은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 약 3 중량부 내지 5 중량부 비율로 포함될 수 있다. 아민계 화합물이 약 3 중량부 미만으로 포함되는 경우 페이스트 윤활 효과가 떨어지며 pH가 올라가는 문제점이 있을 수 있다. 또한, 아민계 화합물이 약 5 중량부를 초과하여 포함되는 경우 플럭스 조성물의 층 분리 현상 및 범프 무너짐에 대한 문제가 발생할 수 있다.The viscosity stabilizer may be a material that is included in the flux composition to secure viscosity and to have fluidity suitable for the process. The viscosity stabilizer may be an amine-based liquid viscosity stabilizer. These may be included in the flux composition to exhibit interfacial lubrication dispersion and flux pH control (corrosion prevention) functions. As the amine compound, at least one selected from the group consisting of triethanolamine, diethylamine, tetraamine, and dimethylamine may be used. The amine-based compound may be included in an amount of about 3 parts by weight to about 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total composition. When the amine-based compound is included in an amount of less than about 3 parts by weight, there may be a problem in that the paste lubrication effect is lowered and the pH is increased. In addition, when the amine-based compound is included in an amount exceeding about 5 parts by weight, problems such as layer separation of the flux composition and collapsing of bumps may occur.
친수성 왁스는 칙소제로 기능할 수 있다. 칙소제는 솔더 페이스트의 인쇄성을 향상하기 위하여 첨가될 수 있다. 일례로, 이러한 칙소제로 수소 첨가 캐스터 왁스(hydrogenated castor wax)(예를 들어, 상품명 칙소트롤(thixotrol), 카나우바 왁스(carnauba wax) 등 등 중에서 하나를 선택하여 또는 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 칙소제로 다양한 물질을 사용할 수 있음은 물론이다.Hydrophilic waxes can function as thixotropic agents. A thixotropic agent may be added to improve the printability of the solder paste. As an example, hydrogenated castor wax (eg, trade name thixotrol), carnauba wax (carnauba wax), etc. may be selected or used in combination of two or more However, it goes without saying that the present invention is not limited thereto and various materials can be used as the thixotropic agent.
레진은 플럭스 조성물의 점성을 유지하기 위해 첨가될 수 있다. 레진은 (메트)아크릴산, 이타콘산, 말레산, 크로톤산 등의 카르복실기를 갖는 단량체와, (메트)아크릴산 옥틸, (메트)아크릴산 노닐, (메트)아크릴산 데실, (메트)아크릴산 운데실, (메트)아크릴산 도데실, (메트)아크릴산 트리데실, (메트)아크릴산 테트라데실, (메트)아크릴산 라우릴, (메트)아크릴산 스테아릴, 및 이들의 이소(iso)체 등, (메트)아크릴산 메틸, (메트)아크릴산 에틸, (메트)아크릴산 부틸, (메트)아크릴산 헥실, (메트)아크릴산 프로필 등의 단량체를 단독으로 또는 복수 종으로 중합·공중합 시킴으로써 얻어지는 아크릴 수지 중 적어도 2종 이상의 화합물을 포함할 수 있다. 또는 레진은 말레익, 아크릴릭 탄화레진일 수 있다.A resin may be added to maintain the viscosity of the flux composition. The resin is composed of a monomer having a carboxyl group such as (meth)acrylic acid, itaconic acid, maleic acid, and crotonic acid, octyl (meth)acrylate, nonyl (meth)acrylate, decyl (meth)acrylate, undecyl (meth)acrylate, and (meth)acrylate. ) Dodecyl acrylate, tridecyl (meth)acrylate, tetradecyl (meth)acrylate, lauryl (meth)acrylate, stearyl (meth)acrylate, and isoforms thereof, methyl (meth)acrylate, ( It may contain at least two or more compounds among acrylic resins obtained by polymerization/copolymerization of monomers such as ethyl methacrylate, butyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, and propyl (meth)acrylate alone or in multiple species. . Alternatively, the resin may be maleic or acrylic carbonized resin.
상술한 용매, 산 화합물, 친수성 왁스, 점도 안정제 및 레진은 특정 함량비로 혼합되어 낮은 잔사율을 나타낼 수 있다. 구체적으로, 30% 이하의 잔사율을 나타낼 수 있다.The above solvent, acid compound, hydrophilic wax, viscosity stabilizer and resin may be mixed in a specific content ratio to exhibit a low residue rate. Specifically, it may exhibit a residue rate of 30% or less.
무세척 플럭스 조성물은 용매가 무세척 플럭스 조성물 전체 중량 100 중량부 대비 40 중량부 내지 50 중량부의 비율로 포함되고, 산 화합물은 무세척 플럭스 조성물 전체 중량 100 중량부 대비 10 중량부 내지 20 중량부 비율로 포함되고, 친수성 왁스는 무세척 플럭스 조성물 전체 중량 100 중량부 대비 10 중량부 내지 15 중량부 비율로 포함되는 것일 수 있다. 상술한 비율로 각 구성 요소를 혼합함으로써 본 발명에서 구현하고자 하는 무세척 특성이 나타날 수 있다.In the no-clean flux composition, the solvent is included in an amount of 40 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the no-clean flux composition, and the acid compound is contained in an amount of 10 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the no-clean flux composition. , and the hydrophilic wax may be included in an amount of 10 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the no-clean flux composition. By mixing each component in the above ratio, the no-clean characteristic to be implemented in the present invention can be obtained.
본원 발명의 실시예와 비교예의 조성물의 리플로우 전후 중량을 비교한 실험 결과는 다음과 같다.Experimental results comparing the weight before and after reflow of the compositions of Examples and Comparative Examples of the present invention are as follows.
상기 실시예 1 내지 4의 조성물은 앞서 검토한 중량비를 맞추어 제조하였으며, 비교예 1 내지 4의 조성물은 실시예의 조성비 비율이 아닌 다른 비율을 갖도록 제조하여 구성하였다.The compositions of Examples 1 to 4 were prepared according to the weight ratios discussed above, and the compositions of Comparative Examples 1 to 4 were prepared and configured to have a ratio other than the composition ratio ratio of Examples.
실시예 1 내지 4에 따른 조성물의 리플로우 전후의 이미지는 도 1과 도 2에 개시되어 있다. 도 1과 도 2를 참고하면, 리플로우 후에 까맣게 변한 부분, 즉, 솔더를 형성하는 부분을 제외하고 테두리의 옅은 잔사 부분이 거의 존재하지 않는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 리플로우 공정 후 솔더링을 완료할 수 있으며, 잔사를 제거하기 위한 별도의 세척 공정이 불필요함을 알 수 있다.Images before and after reflow of the compositions according to Examples 1 to 4 are shown in FIGS. 1 and 2 . Referring to FIGS. 1 and 2 , it can be seen that, except for a portion that has turned black after reflow, that is, a portion where solder is formed, there is almost no light residue portion of the edge. Therefore, it can be seen that soldering can be completed after the reflow process, and a separate cleaning process for removing the residue is unnecessary.
이에 비하여, 도 3과 도 4에는 비교예 1 내지 4에 따른 조성물의 리플로우 전후 이미지가 나타나있는데, 도면에서 확인할 수 있듯이 리플로우 후에 잔사(옅은 부분)이 대부분의 영역을 차지한 것을 확인할 수 있다. 따라서, 솔더가 형성되는 대부분의 영역에 잔사가 남아있고, 이들을 제거하기 위한 세척 공정이 반드시 필요함을 알 수 있다.In contrast, FIGS. 3 and 4 show images before and after reflow of the compositions according to Comparative Examples 1 to 4, and as can be seen from the drawings, it can be seen that residues (light parts) occupy most of the area after reflow. Therefore, it can be seen that residues remain in most regions where solder is formed, and a cleaning process for removing them is absolutely necessary.
다음으로, 실시예의 조성물을 도포하였을 때 보이드(void)가 발생하는지 여부를 확인하였다.Next, it was confirmed whether voids were generated when the compositions of the examples were applied.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무세척 플럭스 조성물의 보이드 시혐 평가 결과이다.5 is a void test evaluation result of a no-clean flux composition according to an embodiment of the present invention.
보이드는 플럭스 조성물을 인쇄하였을 때, 의도하지 않게 발생하는 빈 공간을 의미한다. 보이드는 점도가 높은 조성물을 인쇄(도포)할 때, 내부에 공기가 빠져나가지 못하거나 잔여 유기물이 기포 형태로 나타나는 디펙트(defect)이다. 보이드는 빈 공간이기 때문에 보이드로는 전기가 통할 수 없다. 따라서, 보이드의 수가 늘어날 경우, 플럭스 조성물로 인쇄된 인쇄체의 전기 전도도가 낮아질 수 있다.A void means an empty space unintentionally generated when a flux composition is printed. A void is a defect in which air cannot escape or residual organic matter appears in the form of bubbles when a composition having a high viscosity is printed (applied). Since the void is empty space, electricity cannot pass through it. Therefore, when the number of voids increases, electrical conductivity of a printed body printed with the flux composition may be lowered.
본 발명에 따른 무세척 플럭스 조성물은 끓는점이 상대적으로 낮고 휘발성이 우수한데, 무세척 플러스 조성물 도포 후 용매 등이 휘발되는 과정에서 보이드가 발생할 우려가 있으므로, 리플로우 후의 보이드 발생 여부를 확인하였다.The no-clean flux composition according to the present invention has a relatively low boiling point and excellent volatility. Since there is a concern that voids may occur in the process of volatilizing the solvent after application of the no-clean plus composition, it was confirmed whether voids were generated after reflow.
도면에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 경우 보이드가 전체 면적의 0.1% 정도로 낮게 나타났다. 따라서, 세정 공정을 없앨 수 있도록 휘발성을 개선하고도 보이드의 문제 역시 나타나지 않는 것으로 확인됐다.As can be seen in the drawing, in the case of the present invention, voids appeared as low as 0.1% of the total area. Therefore, it was confirmed that the void problem did not appear even after the volatility was improved to eliminate the cleaning process.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art or those having ordinary knowledge in the art do not deviate from the spirit and technical scope of the present invention described in the claims to be described later. It will be understood that the present invention can be variously modified and changed within the scope not specified.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.Therefore, the technical scope of the present invention is not limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.
Claims (7)
숙신산, 아디픽산, 프로피온산, 스테아릭산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 산 화합물;
친수성 왁스; 및
점도 유지를 위한 아민계 점도 안정제와 레진을 포함하여,
솔더링 후 세척 공정 없이도 잔사율이 30% 이하로 나타나는, 무세척 플럭스 조성물.a solvent containing a plurality of hydroxyl groups in a molecule and having a boiling point of 150° C. to 200° C.;
at least one acid compound selected from the group consisting of succinic acid, adipic acid, propionic acid, and stearic acid;
hydrophilic wax; and
Including amine-based viscosity stabilizers and resins for maintaining viscosity,
A no-clean flux composition having a residual rate of 30% or less even without a cleaning process after soldering.
상기 용매는 글라이콜류(glycol) 용매, 지방산 에스테르 및 소르비톨계(sorbitol) 용매를 포함하는, 무세척 플럭스 조성물.According to claim 1,
Wherein the solvent includes a glycol solvent, a fatty acid ester, and a sorbitol solvent.
상기 용매는 무세척 플럭스 조성물 전체 중량 100 중량부 대비 40 중량부 내지 50 중량부의 비율로 포함되는, 무세척 플럭스 조성물.According to claim 1,
The solvent is included in a ratio of 40 parts by weight to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the no-clean flux composition, no-clean flux composition.
상기 산 화합물은 무세척 플럭스 조성물 전체 중량 100 중량부 대비 10 중량부 내지 20 중량부 비율로 포함되고,
상기 친수성 왁스는 무세척 플럭스 조성물 전체 중량 100 중량부 대비 10 중량부 내지 15 중량부 비율로 포함되는, 무세척 플럭스 조성물.According to claim 1,
The acid compound is included in an amount of 10 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the no-clean flux composition,
The hydrophilic wax is included in a ratio of 10 parts by weight to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the no-clean flux composition, no-clean flux composition.
도포된 상기 무세척 플럭스 조성물을 가열하는 제2 단계를 포함하는, 솔더링 공정이고,
상기 솔더링 공정은 도포된 상기 무세척 플럭스 조성물의 세척 없이 수행되고,
상기 무세척 플럭스 조성물은 분자 내 복수 개의 하이드록시기를 포함하고 끓는 점이 150 ℃ 내지 200 ℃인 용매; 숙신산, 아디픽산, 프로피온산, 스테아릭산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 산 화합물; 친수성 왁스; 및 점도 유지를 위한 아민계 점도 안정제와 레진을 포함하여, 솔더링 후 세척 공정 없이도 잔사율이 30% 이하로 나타나는, 솔더링 공정.A first step of applying a no-clean flux composition on a substrate;
A soldering process comprising a second step of heating the applied no-clean flux composition,
The soldering process is performed without washing the applied no-clean flux composition,
The no-clean flux composition includes a solvent containing a plurality of hydroxy groups in a molecule and having a boiling point of 150 ° C to 200 ° C; at least one acid compound selected from the group consisting of succinic acid, adipic acid, propionic acid, and stearic acid; hydrophilic wax; and an amine-based viscosity stabilizer and a resin for maintaining viscosity, and a soldering process in which a residual rate is 30% or less without a cleaning process after soldering.
상기 용매는 글라이콜류(glycol) 용매, 지방산 에스테르 및 소르비톨계(sorbitol) 용매를 포함하는, 솔더링 공정.According to claim 5,
The soldering process of claim 1, wherein the solvent includes glycol solvents, fatty acid esters and sorbitol solvents.
상기 용매는 무세척 플럭스 조성물 전체 중량 100 중량부 대비 40 중량부 내지 50 중량부의 비율로 포함되는, 솔더링 공정.According to claim 5,
The solvent is contained in a proportion of 40 parts by weight to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the no-clean flux composition, soldering process.
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